DE3805389C2

DE3805389C2 - Crankcase for a multi-cylinder in-line engine

Info

Publication number: DE3805389C2
Application number: DE19883805389
Authority: DE
Inventors: Armin Bauder
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1988-02-20
Filing date: 1988-02-20
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2008-02-21
Also published as: DE3805389A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurbelgehäuse für eine im Viertakt arbeitende Mehrzylinder-Reihenbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a crankcase for a four-stroke working multi-cylinder in-line internal combustion engine according to the Oberbe handle of claim 1.

Unter einer Reihenbrennkraftmaschine ist in diesem Zusammenhang eine Brennkraftmaschine mit einer oder auch mehreren, vorzugsweise zwei Zylinderreihen zu verstehen. Ein gattungsgemäßes Kurbelgehäuse ist in der DE 34 44 838 C2 dargestellt. Bei diesem bekannten Kurbelgehäuse wird durch eine bestimmte Ausbildung des Kurbelgehäuse-Unterteils eine Versteifung des Kurbelgehäuse-Oberteils erreicht und das aus dem Zylin derkopf in die Ölwanne zurückfließende Öl von den rotierenden Trieb werksteilen ferngehalten.In this context, under a series internal combustion engine is one Internal combustion engine with one or more, preferably two Understand cylinder rows. A generic crankcase is in DE 34 44 838 C2 shown. In this known crankcase is a by a certain design of the crankcase lower part The upper part of the crankcase is stiffened and this from the cylinder the oil flowing back into the oil pan from the rotating drive parts kept away.

Ferner ist aus der DE 37 20 063 A1 eine Hubkolben Brennkraftmaschine mit Trockensumpfschmierung bekannt. Das Kurbelgehäuse dieser Brenn kraftmaschine ist in aneinandergrenzende Kurbelräume unterteilt, die ein zelnen oder mehreren Kurbelzapfen und deren Pleuel zugeordnet sind. Diese Kurbelräume können über Rückschlagventile druckabhängig mit einander kommunizieren, so daß das im mittleren Kurbelraum gesam melte Öl schließlich über eine Leitung in die Ölwanne gelangen kann. Bei diesem Stand der Technik ist jedoch problematisch, daß der Gas- und Öl transport aller Zylinder über den mittleren Kurbelraum abgewickelt werden muß, so daß sich im mittleren Kurbelraum nachteilige Druckpulsationen ergeben, welche die dort vorhandenen Dichtungen stark beanspruchen. Abgesehen davon haben die dort verwendeten druckabhängigen Ventile den Nachteil, daß sie meist große Toleranzen aufweisen und einer gewis sen Materialermüdung ausgesetzt sind.DE 37 20 063 A1 also describes a reciprocating piston internal combustion engine known with dry sump lubrication. The crankcase of this Brenn engine is divided into contiguous crankcases, the one individual or several crank pins and their connecting rods are assigned. These crankcases can also be pressure-dependent using check valves communicate with each other so that the whole in the middle crankcase oil can finally get into the oil pan via a line. At this prior art is problematic in that the gas and oil transport of all cylinders are handled via the middle crankcase must, so that there are adverse pressure pulsations in the central crankcase result, which stress the existing seals there. Apart from that, the pressure-dependent valves used there the disadvantage that they usually have large tolerances and a certain material fatigue.

Bei Reihenbrennkraftmaschinen findet aufgrund der phasenverschobenen Bewegung der Kolben eine sich im ungünstigsten Fall über die gesamte Länge des Kurbelgehäuses erstreckende Hin- und Herbewegung der Luftmassen statt, die insbesondere bei V8-Brennkraftmaschinen ausge prägt ist, bei denen die Kolbenbewegung der den ersten Zylindern und den vierten Zylindern jeder Reihe zugeordneten Kolben gegenläufig ist, so daß das Hubvolumen eines Zylinders quer durch das ganze Kurbelge häuse hin- und hergeschoben wird. Für diese Verschiebearbeit ist eine Leistung erforderlich, die bis zu 10% der Nennleistung betragen kann. Zusätzlich wird durch diese Luftmassenverschiebung ein Aufschäumen des Öls bewirkt, was zu erheblichen Anstrengungen hinsichtlich eines wirksamen Entgasens des Öls zwingt.In-line internal combustion engines take place due to the out of phase Movement of the pistons in the worst case over the entire Length of the crankcase extending back and forth Air masses instead, which are particularly evident in V8 internal combustion engines is characterized in which the piston movement of the first cylinders and pistons associated with the fourth cylinders of each row are opposed, so that the stroke volume of a cylinder across the entire crank is pushed back and forth. For this shift work is one Power required, which can be up to 10% of the nominal power. In addition, this air mass shift causes foaming of the oil causes considerable effort in terms of effective degassing of the oil.

Die vorgenannten Probleme könnten mittels einer gewöhnlichen Trocken sumpfschmierung an sich weitgehend gelöst werden. Bei einer solchen Trockensumpfschmierung ist jedoch neben der normalen Ölpumpe eine Absaugepumpe erforderlich, die mindestens die zweifache Förderleistung der Schmierölpumpe haben sollte, um auch Ölschaum abzusaugen und gegebenenfalls sogar einen Unterdruck im Kurbelraum zu erzeugen, damit das aus den Lagern stammende Öl möglichst schnell abgeführt wird. Eine derartige Absaugepumpe vermindert aber die verfügbare Lei stung und erhöht den Kraftstoffverbrauch.The above problems could be solved by means of an ordinary drying sump lubrication can largely be solved per se. With one Dry sump lubrication, however, is one alongside the normal oil pump Suction pump required, at least twice the delivery rate the lubricating oil pump should also have to suck up oil foam and possibly even to create a vacuum in the crankcase, so that the oil from the bearings is drained away as quickly as possible becomes. Such a suction pump reduces the lei available and increases fuel consumption.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kurbelgehäuse zu schaffen, bei dem Leistungsverluste durch Luftmassenverschiebungen im Kurbel gehäuse vermieden sind und die Bildung von Ölschaum im Kurbelge häuse auf ein Mindestmaß reduziert, zudem soll bei diesem Kurbelge häuse auf druckabhängige Ventile verzichtet werden, um eine präzisere Steuerung der Ventile zu ermöglichen und um eine Zwangsentgasung sowie -entölung des Kurbelraums zu gewährleisten.The invention has for its object to provide a crankcase in the loss of power due to air mass shifts in the crank Housing are avoided and the formation of oil foam in the crankcase housing reduced to a minimum, and this crank pressure-dependent valves in order to to enable more precise control of the valves and a To ensure forced degassing and de-oiling of the crankcase.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan spruchs 1 gelöst.This task is performed in a generic device by characteristic features of the patent spell 1 solved.

Dadurch daß jedem Kurbelzapfen und dem oder den auf diesem ange ordneten Pleuel ein eigener Kurbelraum zugeordnet ist und dieser eigene Kurbelraum von den anderen Kurbelräumen getrennt ist, wird eine Ver schiebung von Luftmassen entlang des Kurbelgehäuses vermieden. Das Verdichten und Entspannen in den einzelnen in sich abgeschlossenen Kurbelraum erfordert bekanntlich keine Leistung, da die beim Verdichten, das heißt bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens aufgewandte Arbeit während der nachfolgenden Entspannung durch die Abwärtsbewegung des Kolbens wiedergewonnen wird. Dadurch daß jeder Kurbelraum durch ein periodisch sich öffnendes Ventil mit der Ölwanne verbunden ist, kann das sich in den einzelnen Kurbelräumen ansammelnde Öl durch das Ventil in die darunterliegende Ölwanne gelangen. Damit sind die einzel nen Kurbelräume stets weitgehend ölfrei, so daß Panschverluste vermie den werden. Ein Aufschäumen des Öls findet ebenfalls nicht statt. Es kann auch nicht in der Ölwanne stattfinden, da die Ölwanne durch die Ab schottung gegenüber den Kurbelräumen von den durch die Kolbenbewe gungen entstehenden Luftmassenverschiebungen verschont ist, denn es öffnet bzw. schließt stets nur dasjenige Ventil, das gerade mittels der Kur belwelle geöffnet bzw. geschlossen wird. Und dadurch daß das Ventil druckabhängig mittels der Kurbelwelle geöffnet bzw. geschlossen wird können schließlich fest vorgegebene und beliebig dimensionierte Phasen bzw. Drehwinkelbereiche der Kurbelwelle für das Öffnen und Schließen der einzelnen Ventile ausgewählt werden. Auf diese Weise ist eine Zwangsöffnung der Ventile realisiert, so daß ein geregelter Ablauf der Kurbelraumentgasung und -entölung sichergestellt ist.Characterized in that each crank pin and the one or more on this assigned connecting rods have their own crank chamber and this own Crankcase is separated from the other crankrooms, a Ver Avoid pushing air masses along the crankcase. The Compact and relax in the self-contained As is generally known, the crankcase does not require any power, since the compression that is, work done in the upward movement of the piston during the subsequent relaxation due to the downward movement the piston is recovered. Because each crank chamber through a periodically opening valve is connected to the oil pan the oil that accumulates in the individual crankcases through the Get the valve into the oil pan underneath. So that the individual NEN crank chambers always largely oil-free, so that splash losses are avoided that will. There is also no foaming of the oil. It can not take place in the oil pan because the oil pan through the Ab bulkheading opposite the crank rooms by the piston movement resulting air mass shifts is spared because it always opens or closes only the valve that is currently in the cure belwelle is opened or closed. And in that the valve is opened or closed depending on the pressure by means of the crankshaft can finally predetermined and arbitrarily dimensioned phases or ranges of rotation of the crankshaft for opening and closing of the individual valves can be selected. That way is one Forced opening of the valves, so that a regulated process of Crank chamber degassing and de-oiling is ensured.

Vorteilhaft können die zwischen den einzelnen Kurbelräumen und der Öl wanne vorgesehenen Ventile formschlüssig geöffnet werden, indem eine der in jedem Kurbelraum umlaufenden Kurbelwangen einen entsprechen den Nocken oder eine Nockenbahn erhält, der bzw. die das Ventil in der entsprechenden Phasenlage der Kurbelwelle öffnet. Eine weitere Mög lichkeit besteht darin, die Ventile als Drehschieber auszubilden, die auf einer gemeinsamen Welle sitzen und von der Kurbelwelle angetrieben werden und so angeordnet sind, daß jeweils der Kurbelraum, in welchem der höchste Druck herrscht, mit der Ölwanne in Verbindung kommt.Can be advantageous between the individual crankcases and the oil The valve provided for the tank can be opened by a positive correspond to the crank webs rotating in each crank chamber receives the cam or a cam track that the valve in the corresponding phase position of the crankshaft opens. Another possibility possibility is to design the valves as rotary vane, which on sit on a common shaft and driven by the crankshaft are and are arranged so that the crank chamber in which there is the highest pressure with which the oil pan comes into contact.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezug nahme auf die Zeichnungsfiguren beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is described below with reference described on the drawing figures. It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt einer V8-Brennkraftmaschine entlang der Linie 1-1 in Fig. 2 und Fig. 1 shows a cross section of a V8 internal combustion engine along the line 1-1 in Fig. 2 and

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 2. FIG. 2 shows a section along line 2-2 in FIG. 2.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zylinder-Kurbelgehäuse besteht aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil 2, die entlang einer Flanschfläche 3 miteinander verbunden sind und zusammen die Lagerstellen 6 einer Kurbelwelle 4 bilden, auf deren Kurbelzapfen 5 jeweils zwei Pleuel 7 und 8 für zwei Kolben 9 und 10 angeordnet sind, die jeweils einem Zylinder einer Zylinderreihe A bzw. B zugeordnet sind. Dies ist in Fig. 1 der Einfachheit halber nur für den ersten Kurbelzapfen dargestellt.The cylinder crankcase shown in FIGS. 1 and 2 consists of an upper part 1 and a lower part 2 , which are connected to one another along a flange surface 3 and together form the bearing points 6 of a crankshaft 4 , on the crank pin 5 of which two connecting rods 7 and 8 each are arranged for two pistons 9 and 10 , each of which is assigned to a cylinder of a row of cylinders A and B. For the sake of simplicity, this is shown in FIG. 1 only for the first crank pin.

Jedem Kurbelzapfen 5 und den auf diesem angeordneten Pleuel 7, 8 ist ein eigener Kurbelraum 12 zugeordnet, der von den anderen Kurbelräumen getrennt ist. Dabei ist jeder Kurbelraum 12 durch die am Unterteil 2 ange formten Seitenwände 13 und die am Oberteil 1 angeformten Seitenwände 14 (welche die Lagerstellen 6 bilden) und durch eine etwa halbovale Innenwand 15 begrenzt, die nahe der in Fig. 1 gestrichelt eingezeichneten Pleuel geige 16 verläuft.Each crank pin 5 and the connecting rods 7 , 8 arranged on it are assigned their own crank chamber 12 , which is separate from the other crank chambers. In this case, and each crank chamber 12 by being on the lower part 2 formed side walls 13 and formed on the upper part 1 side walls 14 (which form the bearing points 6) bounded by an approximately semi-oval inner wall 15, the drawn near the broken lines in FIG. 1, the connecting rod violin 16 runs.

An die Unterseite des Unterteils 2 ist eine Ölwanne 17 angeflanscht, in der in üblicher Weise eine nicht ge zeigte Ölpumpe für die Versorgung der verschiedenen Schmierstellen der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Innenwand 15 des Kurbelgehäuse-Unterteils 2 ist für jeden Kurbelraum 12 mit einer im Ausführungsbeispiel rechteckigen Öffnung 18 versehen, die durch ein Ventil 19 beherrscht ist, das als Platten- oder Zungenventil aus gebildet ist und dessen Ventilzunge 20 selbst federnd in der die Öffnung 18 versperrenden Schließstellung gehalten ist. Mit 21 ist ein Anschlag für die Ventil zunge bezeichnet. Zwischen der Ölwanne 17 und dem Unter teil 2 ist eine Dichtplatte 22 mit entsprechenden Öff nungen vorgesehen. At the bottom of the lower part 2 , an oil pan 17 is flanged, in which a not shown ge oil pump for the supply of the various lubrication points of the internal combustion engine is arranged in the usual way. The inner wall 15 of the crankcase lower part 2 is provided for each crank chamber 12 with an opening 18 which is rectangular in the exemplary embodiment and is controlled by a valve 19 which is designed as a plate or tongue valve and whose valve tongue 20 itself is resilient in the opening 18 blocking position is maintained. With 21 a stop for the valve tongue is designated. Between the oil pan 17 and the lower part 2 , a sealing plate 22 is provided with corresponding openings.

Das sich in den einzelnen Kurbelräumen 12 ansammelnde Öl aus den Lagern 6 wird dann in die Ölwanne 17 befördert, wenn der durch die Kolbenbewegung erzeugte Druck in den Kurbelräumen 12 die Schließkraft des betreffenden Ventils 19 überwindet. Vorzugsweise ist das Ventil so eingestellt, daß nur die positive Druckspitze pro Kurbel wellenumdrehung das Ventil öffnet und das vorgelagerte Öl und etwas Gas (Leckgas aus den Zylindern) in die Öl wanne 17 entläßt.The oil that accumulates in the individual crank chambers 12 from the bearings 6 is then conveyed into the oil pan 17 when the pressure generated by the piston movement in the crank chambers 12 overcomes the closing force of the valve 19 in question. Preferably, the valve is set so that only the positive pressure peak per crankshaft revolution opens the valve and releases the upstream oil and some gas (leak gas from the cylinders) into the oil pan 17 .

Um zu erreichen, daß sich das Öl bevorzugt direkt vor jedem Ventil 19 sammelt, kann an der in der Drehrichtung D der Kurbelwelle 4 hinteren oder nacheilenden Kante jeder Öffnung 18 eine hochstehende Rippe 24 vorge sehen sein, die sich bis nahe an die Kontur 16 der Pleuelgeige erstreckt (siehe Fig. 1).In order to ensure that the oil preferably collects directly in front of each valve 19 , a protruding rib 24 can be seen at the rear or trailing edge of each opening 18 in the direction of rotation D of the crankshaft 4 , which rib can be seen close to the contour 16 of the Connecting rod violin extends (see Fig. 1).

Wie vorher erwähnt, verläuft die Innenwand 15 nahe der Kontur 16 der Pleuelgeige, weist also einen halbovalen Querschnitt auf. Das Unterteil 2 ist außerdem mit einer Außenwand 25 versehen, die zusammen mit der Innen wand 15 einen zur Ölwanne 17 hin offenen Entlüftungs raum 26 begrenzt, der in üblicher Weise mit dem An saugsystem der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.As previously mentioned, the inner wall 15 runs close to the contour 16 of the connecting rod violin, that is to say has a semi-oval cross section. The lower part 2 is also provided with an outer wall 25 , which together with the inner wall 15 delimits an open to the oil pan 17 vent chamber 26 , which is in the usual way with the suction system of the internal combustion engine in connection.

Durch die Trennung der Kurbelräume 12 voneinander wird die sonst bei Reihen-Brennkraftmaschinen und insbe sondere bei V8-Brennkraftmaschinen zu beobachtende Luftmassenverschiebung im Kurbelgehäuse mit der daraus resultierenden Leistungseinbuße und Ölverschäumung zu verlässig vermieden. Gleichermaßen werden Ölpanschver luste ausgeschlossen, da sich das in den einzelnen Kurbelräumen 12 sammelnde Öl durch den sich in den Kurbelräumen 12 aufbauenden Druck in die Ölwanne gefördert wird, so daß vermieden, ist, daß umlaufende Triebwerksteile in das Öl eintauchen.By separating the crankcases 12 from one another, the air mass shift in the crankcase that is otherwise to be observed in in-line internal combustion engines and in particular in V8 internal combustion engines, with the resulting loss of performance and oil foaming, is reliably avoided. Similarly Ölpanschver be losses excluded, since the converging in the various crank chambers 12 oil is fed through the build-up in the crank chambers 12 pressure into the oil pan so that it is prevented that surrounding engine parts are immersed in the oil.

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem das Öffnen der Ventil 19 selbsttätig durch den in den Kurbelräumen 12 aufgebauten Druck erfolgt, kann auch eine Zwangsöffnung der Ventile vorgesehen werden, indem beispielsweise eine der in jedem Kurbelraum 12 umlaufenden Kurbelwangen 27 mit einem Nocken oder einer Nockenbahn versehen wird, die mit dem Ventilkörper des Ventils 19 derart zusammenwirkt, daß das Ventil geöffnet wird, wenn die Kurbelwange 27 in einer Stellung ist, in welcher der Kurbelraum 12 unter Druck steht.Deviating from the illustrated embodiment, in which the valve 19 is opened automatically by the pressure built up in the crank chambers 12 , the valves can also be forced to open, for example by one of the crank cheeks 27 rotating in each crank chamber 12 with a cam or a cam track is provided, which cooperates with the valve body of the valve 19 such that the valve is opened when the crank arm 27 is in a position in which the crank chamber 12 is under pressure.

Ferner wäre es denkbar, daß anstelle der Platten- oder Zungenventile 19 gemeinsam von der Kurbelwelle 4 an getriebene Drehschieber vorgesehen sind, die so in Bezug auf die Phasenlage der Kurbelwelle angeordnet sind, daß sie jeweils den Kurbelraum 12, in welchem momentan der höchste Druck herrscht, mit der Ölwanne 17 in Verbindung bringen.Furthermore, it would be conceivable that instead of the plate or tongue valves 19 jointly driven by the crankshaft 4 on rotary valve are provided, which are arranged in relation to the phase position of the crankshaft that they each the crank chamber 12 , in which the highest pressure currently prevails , connect to the oil pan 17 .

Claims

1. crankcase for a four-stroke multi-cylinder series internal combustion engine, in which a crankshaft ( 4 ) with connecting rods ( 7 , 8 ) bearing crank pin ( 5 ) is mounted between adjacent crank pins and at their ends and that an upper part ( 1 ) and a Has lower part ( 2 ) to which an oil pan ( 17 ) is flanged, characterized in that
that each crank pin ( 5 ) and the connecting rod (s) ( 7 , 8 ) arranged thereon is assigned its own crank chamber ( 12 ), which is separated from the other crank chambers and connected to the oil tank ( 17 ) by a periodically opening valve ( 19 ) connected is,
the valve ( 19 ) being opened or closed independently of the pressure by means of the crankshaft ( 4 ).

2. Crankcase according to claim 1, characterized in that the crank chambers ( 12 ) from the oil pan ( 17 ) are separated by an inner wall ( 15 ) which forms part of the lower crankcase part ( 2 ) and one for each crank chamber ( 12 ) this with the oil pan ( 17 ) connecting opening ( 18 ), which is controlled by a valve that is opened by a cam which is attached to a crank arm ( 27 ) rotating in the crank chamber ( 12 ).

3. Crankcase according to claim 1, characterized in that the crankcases ( 12 ) from the oil pan ( 17 ) are separated by an inner wall ( 15 ) which forms part of the crankcase lower part ( 2 ) and one for each crankcase ( 12 ) it has an opening which connects to the oil pan ( 17 ) and is controlled by a rotary valve which is in drive connection with the crankshaft ( 4 ).

4. Crankcase according to claim 3, characterized in that the individual crank chambers ( 12 ) assigned to the rotary valve are so arranged relative to each other that only the crank chamber ( 12 ), in which the highest pressure prevails, is brought into connection with the oil pan .